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ePaper created 2013-01-09, 10:54:37 | version 1.24.0
InnoCaT4NEWS 7 Fügeprozesse benötigen wesentliche Ener- gie- und Ressourcenanteile in der Ferti- gung.Dennoch gibt es kein gesamtheitliches Bewertungssystem, welches diese Größen erfasst. Die Auswahl eines optimalen Füge verfahrens erfolgt bisher u. a. durch den Vergleich der entstehenden Verbindungs- eigenschaften, Prozesskosten und -zeiten. Die Energie- und Ressourceneffizienz wird in den Verfahren für den Return of Invest (ROI) derzeit nicht berücksichtigt. Energie- verbrauchskriterien werden bisher weder bei Konzeptionierung der Anlagen noch im ei- gentlichen Fügeprozess analytisch bewertet. Die Kopplung aller Kennwerte und auch die Integration von Kennwerten bezüglich der Energie- und Ressourceneffizienz von Füge- verfahren sind aber entsprechend den Erfor- dernissen unserer heutigen Zeit notwendig. Um künftig ganzheitliche Betrachtungen unter Einbeziehung auch energetischer Aspekte vorzunehmen, ist unter anderem auch die Kenntnis des Leistungswirkungs- grades erforderlich. n Bewertungssystem zum objek- tiven Vergleich Dazu wurde eine Methode entwickelt, die es ermöglicht, verschiedene Fügetechno- logien auch direkt bezüglich des Prozess- wirkungsgrads (Energie), der erforderli- chen Prozesszeit und den entstehenden Verbindungseigenschaften zu vergleichen. Für die Untersuchungen wurde eine Aus- wahl von Fügeverfahren und -aufgaben mit Relevanz für den Karosseriebau getroffen. Es wurden mit einerVielzahl von praktischen Untersuchungen praxisrelevante Kennwerte für verschiedene thermische Fügeverfah- ren und deren typischen Anwendungen ermittelt, die eine Bewertung hinsichtlich des Energie- und Ressourcenbedarfes zu- lassen. Die realen Prozesskennwerte des Energiebedarfs wurden im Vergleich zu den jeweiligen theoretischen Mindestwerten be- wertet. Aus diesen Kennwerten wurde ein Modellansatz abgeleitet, der diese Bedarfe ganzheitlich erfasst. Das Ergebnis ist eine technologieunabhängige Bewertungsme- thode von thermischen Fügeverfahren mit Integration von Kennwerten der Energie- und Ressourceneffizienz. Damit entsteht eine universelle, robuste Kenngröße, die mit geringem Versuchsaufwand und einfacher mathematischer Zusammenhänge ermit- telt werden kann. Dieses Modell und das Bewertungssystem wurden mit praktischen Untersuchungsergebnissen verifiziert. Mit dem Bewertungssystem wurden dann ver- schiedene Fügetechnologien bewertet und deren Energiebilanzen verglichen. Auf Grundlage der experimentell und rech- nerisch ermittelten Kennwerte konnte ein dreidimensionaler Bemessungsraum ent- wickelt werden, der im Wesentlichen auf einem normierten Basissystem beruht und je nach Anwender verschiedene Bezugs- quellen und Vergleichswerte beinhaltet. Dadurch bietet sich die Möglichkeit, einen Verfahrensvergleich im dreidimensionalen Raum ausgewählter Kenngrößen durch- zuführen. Dem Anwender wird hiermit ein Werkzeug in die Hand gegeben, mit dem er bereits in der Planungs- und Konstruk- tionsphase Fügetechnologien hinsichtlich des Energie- und Ressourcenbedarfes be- werten kann. Die Auswahl des optimalen Fügeverfahrens beruht dabei sowohl auf konventionellen Kriterien wie entstehende Verbindungseigenschaften, Prozesskosten und -zeiten, als auch zusätzlich auf dem Leistungswirkungsgrad aus energetischer Sicht. Mithilfe des Bewertungssystems kann bei vergleichbaren Produkteigen- schaften und Prozesszeiten durch die opti- male Auswahl der Fügeprozesse beispiels- weise der notwendige Energiebedarf um bis zu 30 % gesenkt werden. Die Auswahl- und Bewertungsmethode ist ingenieurtechnisch einfach handhabbar und bietet die Mög- lichkeit, mit geringem experimentellem Aufwand die Datenbasis des Bewertungs- systems auf weitere Fügetechnologien und Fügeaufgaben zu erweitern. n Softwarewerkzeug für Planung und Entwicklung Mit dem System wird dem Anwender ein Leitfaden zur experimentellen Bestimmung von praxisrelevanten Kenngrößen von Füge- verfahren zur Erweiterung der Datenbasis des Bewertungssystems auf weitere Fügetechno- logien und Anwendungen an die Hand gege- ben. Auch die Einbeziehung von Kennwerten der notwendigen Anlagentechnik unter dem Aspekt der Energie- und Ressourceneffizienz wird ermöglicht. Dadurch unterstützt dieses Werkzeug die Auswahl des optimalen Füge- verfahrens hinsichtlich der Energie- und Res- sourceneffizienz bereits in der Planungsphase. Dieser Leitfaden soll mittelfristig als Software- werkzeug für die Planung und Entwicklung verfügbar sein. n Bewertungsmethoden für thermische Fügeprozesse Werkzeug unterstützt Verfahrensauswahl Bildquelle: Fraunhofer IWU